计及送端风电调频能力的交直流混合电网频率紧急控制策略

LIU Yishi; CHI Yongning; LIU Chao; LIU Hongzhi

doi:10.7500/AEPS20240424003

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计及送端风电调频能力的交直流混合电网频率紧急控制策略

Special Topic on Stable Operation and DC Transmission Technology for Large-Scale Renewable Energy Bases | 更新时间：2025-06-16

- 计及送端风电调频能力的交直流混合电网频率紧急控制策略
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 8, Pages: 97-109(2025)
- 作者机构：
  
  中国电力科学研究院有限公司，北京市 100192
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(U23B20120)
- DOI：10.7500/AEPS20240424003
  CLC：
- Received：24 April 2024，
  
  Revised：2024-08-30，
  
  Published Online：20 December 2024，
  
  Published：25 April 2025
- 稿件说明：
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刘懿诗,迟永宁,刘超等.计及送端风电调频能力的交直流混合电网频率紧急控制策略[J].电力系统自动化,2025,49(8):97-109.

LIU Yishi,CHI Yongning,LIU Chao,et al.Frequency Emergency Control Strategy for AC/DC Hybrid Power Grids Considering Frequency Regulation Capability of Wind Power at Sending End[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(8):97-109.
刘懿诗,迟永宁,刘超等.计及送端风电调频能力的交直流混合电网频率紧急控制策略[J].电力系统自动化,2025,49(8):97-109. DOI： 10.7500/AEPS20240424003.

LIU Yishi,CHI Yongning,LIU Chao,et al.Frequency Emergency Control Strategy for AC/DC Hybrid Power Grids Considering Frequency Regulation Capability of Wind Power at Sending End[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(8):97-109. DOI： 10.7500/AEPS20240424003.

摘要

新型电力系统电源结构的异质化发展，使得大功率有功缺额下电网大停电事故风险急剧增加，电网频率安全运行面临巨大挑战。考虑到西北沙戈荒地区大规模风电场具备的调频潜力及大容量直流外送的输出方式，提出计及送端电网风电调频能力的交直流混合电网频率紧急控制策略。当受端电网频率达到低频减载第一轮动作值时，送端电网风电紧急提供有功支援，经特高压直流线路输送至受端电网。首先，提出风电集群有功双层分配结构及有功分配系数，并基于频率特征识别提出风电场有功协调控制算法；其次，利用容量加权平均法对所建立的多机系统频率响应(SFR)模型进行参数聚合，建立简化SFR模型；然后，基于该模型，分别从时域、频域的角度对电网频率特征进行量化分析，并针对频率紧急控制策略下电网频率特性与调频控制参数的关系进行评估；最后，基于中国西北某沙戈荒区域电网送出系统及IEEE 2区域4机系统进行仿真分析，仿真结果验证了所提频率紧急控制策略的有效性。

Abstract

The heterogeneous development of the generation structure in the new power system has led to a sharp increase in the risk of large-scale blackout accidents under high-power active power shortages

posing significant challenges to the safe operation of power grid frequency. Considering the frequency regulation potential of large-scale wind farms in the northwest Gobi Desert and other arid areas and the output mode of large-capacity DC transmission

a frequency emergency control strategy for AC/DC hybrid power grids considering the frequency regulation capability of wind power in the sending-end power grid is proposed. When the frequency of the receiving-end power grid reaches the first-round operating value of low-frequency load shedding

the wind power of the sending-end power grid urgently provides the active power support to be transmitted to the receiving-end power grid through the ultra-high voltage direct current line. Firstly

a dual-layer active power allocation structure and active power allocation coefficient for wind power clusters are proposed

and a coordinated active power control algorithm for wind farms based on frequency characteristic identification is proposed. Secondly

the capacity-weighted average method is used to aggregate the parameters of the established multi-machine system frequency response (SFR) model

establishing a simplified SFR model. Then

based on this model

the power grid frequency characteristics are quantitatively analyzed from both time-domain and frequency-domain perspectives

respectively

and the relationship between power grid frequency characteristics and frequency regulation control parameters under the frequency emergency control strategy is evaluated. Finally

simulation analysis is conducted based on a power transmission system in the Gobi Desert and other arid areas in northwest China and the IEEE 2-area 4-machine system

and the simulation results verify the effectiveness of the proposed frequency emergency control strategy.

关键词

Keywords

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